Duurzame energie

Biomassa, kernfusie, windmolens, zonnecellen, of misschien zonnebrandstoffen? Wetenschappers zoeken op vele terreinen naar duurzame energiebronnen, die in onze toekomstige energiebehoefte kunnen voorzien. NWO stimuleert excellent onderzoek naar de energievoorziening van de toekomst binnen het NWO-thema Duurzame energie.

Een thematische aanpak is nodig om tot radicaal nieuwe oplossingen te komen. Deze kunnen op een duurzame manier voorzien in de toenemende vraag naar energie. De onderzoeksvragen op dit terrein zijn dan ook sterk interdisciplinair.

Het thema Duurzame energie is breed: van onderzoek naar energiebesparing, via opslag en transport van energie tot onderzoek naar nieuwe energiebronnen. Het thema richt zich niet alleen op de technologie. Ook inzicht in (geo)politieke en maatschappelijke uitdagingen van de noodzakelijke overgang van fossiele brandstoffen naar meer duurzame energievormen staat op de agenda.

  • Over duurzame energie

    De wereld staat voor de enorme uitdaging de energievoorziening voor de toekomst veilig te stellen. Acceptabele prijzen, met zo min mogelijk (politieke) risico's en met een minimale impact op het klimaat, zijn daarvoor nodig. Dit wereldwijde vraagstuk kan alleen worden opgelost met radicaal nieuwe concepten en technieken.

    In Nederland wordt door verschillende publieke en private partijen – zoals TNO, netwerkbedrijven, Energieonderzoekcentrum Nederland, KEMA en Shell – onderzoek gedaan. Zij richten zich op onderzoek met toepassing op de korte en middellange termijn. NWO ziet het als haar taak om in aanvulling hierop het funderende energieonderzoek in ons land te stimuleren. Zo wil NWO bijdragen aan duurzame oplossingen voor het energievraagstuk. NWO heeft hierin een belangrijke rol. De Stichting FOM heeft funderend energieonderzoek benoemd als speerpunt in haar strategisch plan. Als gevolg richt het FOM-instituut DIFFER zich nu volledig op funderend energieonderzoek: kernfusie en zonnebrandstoffen. Verder werkt het Centrum voor Wiskunde en Informatica aan algoritmes en slimme software voor elektriciteitsnetwerken. 

    Wetenschappers onderzoeken alternatieve energiebronnen, zoals biomassa, kernfusie, wind en zon. Daarnaast is er aandacht voor opslag van energie, bijvoorbeeld in de vorm van waterstof. Zij kijken of verbranding van fossiele brandstoffen zuiniger en schoner kan. En hoe ze distributie en opslag van elektriciteit slimmer kunnen aanpakken.

    Maar hoe goed en slim nieuwe technologie ook is, het succes ervan staat of valt met het gedrag van de consument. Daarom richt het onderzoek zich ook op maatschappelijke acceptatie van nieuwe energievormen. Hoe kunnen mensen worden gestimuleerd zuiniger om te gaan met energie? Wanneer wordt het aantrekkelijk voor mensen om zelf energie op te gaan wekken met bijvoorbeeld zonnecollectoren op het dak? En wat zijn de gevolgen van politieke ontwikkelingen voor onze dagelijkse energievoorziening?

    Topsector Energie

    Het kabinet heeft topsectoren aangewezen waarin Nederland wereldwijd sterk is en waaraan de overheid samen met ondernemers en onderzoekers extra aandacht geeft.

    Terwijl de wereldvraag naar energie toeneemt, hebben meerdere landen zichzelf verplicht om de uitstoot van broeikasgassen als koolstofdioxide sterk te beperken in de komende jaren. Nederland heeft zich tot doel gesteld om in 2020 twintig procent minder koolstofdioxide uit te stoten. Dat wil Nederland bereiken door 14 procent van de gebruikte energie uit duurzame bronnen te laten komen.

    Innovatie is cruciaal om de duurzame energie meer concurrerend te maken, verder energie te besparen en slimmer en efficiënter om te gaan met fossiele energiebronnen. De topsector Energie richt zich de komende jaren op zeven focusgebieden:

    • Biomassa
    • Energiebesparing in industrie
    • Gas
    • Smart grids
    • Zon (zonnecellen)
    • Offshore wind
    • Energiebesparing in gebouwde omgeving

     

    NWO verwacht met het thema Duurzame energie op al deze focusgebieden met fundamentele wetenschappelijke kennis te kunnen bijdragen. Zo wil NWO de ambities van de topsector helpen realiseren.

  • Uitdagingen

    Het energieprobleem is één van de grootste uitdagingen van deze eeuw. Fossiele brandstoffen dreigen op te raken. Bovendien levert de uitstoot van koolstofdioxide door de verbranding van olie en gas te veel klimaatproblemen op. Daarom is de race om duurzame energiebronnen gestart.

    Energiebesparing

    Op korte termijn kan energiebesparing veel bereiken. Ook kunnen slimme netwerken leiden tot energiebesparingen. ICT is een belangrijk hulpmiddel daarbij. Slimme meters kunnen huishoudelijke apparaten laten aanspringen op het moment dat er een overschot aan elektriciteit in het elektriciteitsnet is. Software houdt in de gaten hoeveel windenergie er geleverd wordt aan het net en hoeveel daarvan moet worden opgeslagen voor later gebruik. Of hoeveel energie een huishouden met zonnepanelen op het dak terug levert aan het net en hoeveel dat scheelt in de energierekening. Om een stabiel elektriciteitsnet te garanderen op basis van bronnen die geen constante hoeveelheid energie leveren, zoals zon en wind, zijn zogeheten smart grids van belang. NWO mobiliseert informatici, wiskundigen en technische wetenschappers om hieraan te werken.

    Alternatieve energiebronnen

    Voor de langere termijn zijn naast besparingen ook alternatieve bronnen van energie nodig. Nieuwe technologieën en fundamentele wetenschappelijke doorbraken zijn cruciaal om tot een duurzame oplossing te komen, met name op de volgende terreinen:

    Kernfusie

    DIFFER maakt deel uit van de wereldwijde samenwerking van wetenschappers en bedrijfsleven aan kernfusie; een schone, veilige en duurzame energiebron. Het doel is om de motor van de zon: het samensmelten van lichte atoomkernen, in te zetten als energiebron op aarde. DIFFER richt is op twee cruciale elementen binnen het fusie-onderzoek:

    • het ontwikkelen van theoretische modellen, meetinstrumenten en geavanceerde controlesystemen om de turbulentie in het fusieplasma van de testreactor ITER te beheersen, en
    • het onderzoeken van de interactie tussen wandmaterialen en het plasma in het plasma-experiment Magnum-PSI.

    Zonne-energie

    De huidige technologie om zonnecellen te maken is nog niet concurrerend genoeg. Daarnaast zijn nieuwe manieren nodig om zonnecellen te maken. Zonnecellen met minder materiaal, die het licht slim invangen en zo efficiënt mogelijk omzetten in elektriciteit.

    Zonnebrandstoffen

    Zonne- en windenergie kennen een grillig aanbod. Afhankelijk van de windsnelheid en de hoeveelheid zon wisselt het elektriciteitsaanbod. Om een tijdelijk overschot aan elektriciteit te kunnen opslaan, zijn zogeheten zonnebrandstoffen een mogelijkheid. Dit zijn brandstoffen die rechtstreeks en zonder uitstoot van broeikasgassen worden gemaakt uit zon of wind.

    Bio-energie

    Biomassa kan op verschillende manieren dienen als brandstof. Bio-ethanol, biodiesel en biogas zijn de meest bekende voorbeelden. Maar ook het opwekken van brandstof met behulp van algen behoort tot de mogelijkheden.

    Maatschappelijke acceptatie

    Om over te kunnen stappen op nieuwe vormen van energie, is nieuwe technologie nodig. Succes is echter alleen verzekerd als consumenten ook massaal op iets nieuws willen overgaan. Binnen het NWO-thema Duurzame energie bestuderen wetenschappers welke overwegingen van belang zijn om een succesvolle gedragsverandering te bewerkstelligen.